XSI Входу

SAt +-

Jiiiumu

SA21

SA2.2 CI 25... WOO

SA2.J

-<.XS2 Выход

Рис. 3.12. Согласующее устройство несимметричных антенн

При этом обеспечивается согласование антенн, имеющих низкое входное сопротивление.

В следующем (по схеме) положении SA2 конденсатор Cl подключается между антенной и корпусом, а L1 остается включенной между выходом передатчика и антенной. В таком положении SA2 обеспечивается согласование антенн, имеющих высокое входное сопротивление. В последнем (по схеме) ноложенни SA2 элементы С1 и L1 включаются последовательно между выходом передатчика и антенной, что позволяет скомпенсировать реактивную составляющую входного сопротивления антенны без трансформации его активной составляющей.

Схему рис. 3.12 можно применить н для связи передатчика с несимметричным выходом (под коаксиальный кабель) с симметричной антанной. Для этого между XS2 и антенной необходимо включить симметрирующий трансформатор (рис. З.!3).

Соединитель XS1 подключается к антенному выходу согласующего устройства по схеме рнс. 3.12, а к XS2 и XS3 подключаются провода симметричного кабеля, питающего антенну. Трансформатор Т1 можно выполнить на тороидальном ферритовом магнитопроводе с магнитной проницаемостью 70 ... 200, диаметром около 100 мм и сечением не менее 2 см. Обмотка выполняется проводом во фторопластовой изоляции, сечение провода не менее 2 мм (можно использовать медный провод, пропущенный в фтороггластовую трубку или медный провод с любой другой высокочастотной изоляцией, рассчитанной на напряжение до 3000 В). Обмотку выполняют двумя проводами, скрученными с шагом около 15 мм на одно перекрещивание проводов. Число витков 2x15, начало одного провода соединяют с концом другого, образуя заземляемый отвод трансформатора. Следует учитывать, что в зависимости от входного сопротивления антенны и материала сердечника число витков Т1 возможно придется подобрать. Кроме того, магиитопровод трансформатора может стать источником потерь и нелинейных искажений сигнала, приводящих к появлению побочных составляющих сигнала передатчика в антенне прн нх отсутствии на его выходе.

Более надежным для работы с симметричной антенной является согласующее устройство, собранное по схеме рис. 3.14. Как и устройство, показанное на рис. 3.12, оно рассчитано на подводимую мощность до 200 Вт в диапазоне 1,8 ... 30 МГц. Конценсатор С1 должен иметь зазор между пластинами не меньшее 0,5 мм, а С2 - не меньшее 2 мм. Катушка L1 намотана на керамическом каркасе диаметром 50 мм. От заземляемого отвода в обе стороны ведется намотка медным проводом диаметром 1,2 мм. Первые десять витков в обе стороны от отвода наматываются с шагом 4 мм, далее еще по 20 витков с шагом 3 мм. От каждого витка катушки делается отвод (его удобно выполнить в виде лепестка из медной фольги). Отводы располагаются равномерно по окружности катушки так, что к любому из них легко подключить выводы, соединяющие L1 с устройствами. На каждом диапазоне необходимо подобрать положение подключений соединителей XS2 и SS3 (связь с антенной) и индуктивность L1 закорачивающими перемычками. При этом число положений подключения фидера и число действующих витков с каждой стороны L1 от заземленного отвода должно быть одинаковым. Отвод, подключающий к L1 конденсатор С1 , регулирует связь согласующего устройства с передатчиком. Конденсатор С1 настраивает в резонанс цепь связи с передатчиком, а С2 - цепь связи с антенной. Выполнение регулировки согласующих устройств, сделанных но схемам рис. 3.12 и 3.14 дело трудоемкое. Большое число имеющихся в этих схемах органов настройки позволяет в кабеле. Идущем к передатчику, добиться КСВ, близкого к 1. Так как при произвольном положе-

CI :

25.. 1000 -

<XS2

15... 500

Рис. 3.13. Включение симметрирующего трансформатора

Рис. 3.14. Согласующее устройство для симметричных антенн

НИИ органов настройки согласующих устройств передатчик может оказаться резко рассогласованным с нагрузкой, регулировку согласования с антенной надо начинать при минимальной мощности передатчика.

Можно использовать на каждом диапазоне (или только на диапазонах, где КСВ в фидере антенны велико) отдельные согласующие устройства, выполненные на основе схем рис. 3.12 и 3.14.

Устройство, собранное по схеме рис. 3.14, позволяет добиться согласования передатчика с антенной при различных установках отводов регулировки связи передатчика и антенны При слабой связи с обоих сторон повышается фильтрующее действие согласующего устройства, но снижается его КПД 6 процессе эксплуатации радиостанции можно подобрать оптимальные связи в согласующем устройстве, при которых полностью отсутствует проявление побочных излучений при достаточно малых потерях в нем При работе с симметричной антенной целесообразно проверить, выполняется ли в действительности ее симметричное питание Для этого замеряются ВЧ напряжения на проводах фидера по отношению к корпусу передатчика. Их значения должны быть равны с точностью не хуже ±2 %.

3.4. ГРОЗОЗАЩИТА АНТЕННО-ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВ

Подведенный к жилому помещению фидер антенны, представляет собой источник повышенной опасности: при попадании в антенну молнии (вероятность этого мала) призойдет разрушение всего, что находится вблизи фидера. Но и без попадания молнии непосредственно в антенну близкие к ней грозовые разряды, движущиеся вокруг антенны массы сухого снега, пыли наводят на вывод антенны напряжение в десятки киловольт Поэтому меры грозозащиты антенно-фидерных устройств являются для радиолюбителей-коротковолновиков обязательными.

Простейший и достаточно эффективный способ грозозащиты -установка между изолированным от заземления проводом фидера и заземленным проводником искровых разрядников, находящихся друг от друга заостренных металлических стержней с зазором не более 3 мм.

Удобным для работы и обеспечивающим грозозащиту является антенный коммутатор, схема которого приведена на рнс. 3.15.

В показанном на схеме положении переключателя антенны SA1 все антенны радиостанции от нее отключены и заземлены (корпус коммутатора должен быть надежно заземлен, а заземление корпусов радиостанции вообще является обязательным). В следующих положениях SAl одна из антенн подключается к радиостанции (где она обычно заземлена через какое-либо сопротивление постоянному току), а остальные остаются заземленными. При разрешенной радиолюбительским радиостанциям выходной мощности в качестве SA1 можно применить обычный керамический переключатель типа ПГК (две платы на пять положений, два направления в каждой).

Am №1 XS1 >

3.5. ОДНОДИАПАЗОННЫЕ НЕНАПРАВЛЕННЫЕ АНТЕННЫ

Простейшим излучателем для КВ диапазона радиоволн является горизонтальный диполь (рис. 3.16). У симметричного горизонтального диполя длины 1 и 1 равны. Если он удален от проводящих поверхностей на расстояние, превышающее несколько длин волны, его входное сопротивление определяется только длиной диполя. По мере увеличения общей его длины увеличивается активная составляющая этого сопротивления, обусловленная потерей энергии в диполе за счет ее излучения. При общей длине диполя, равной половине длины волны, его входное сопротивление становится чисто активным и равным 75 Ом. ПолуволновьЛ! диполь хорошо согласуется с коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом. Омическое сопротивление его проводников значительно меньше сопротивления излучения, что определяет высокий КПД такой антенны. Поэтому полуволновый диполь является наиболее распространенным элементом любительских КВ антенн.

Одиночный горизонтальный полуволновый диполь имеет в горизонтальной плоскости диаграмму направлен-

SA1 1

Ант N2

XSZ >Л-

Ант №J

XSJ >-В-,SAfJ

Am N-i XSU >

К радиостанции

Рис 3 15 Антенный коммутатор, обеспечивающий грозозащиту

ности, подобную цифре 8 - в направлении оси диполя излучение отсутствует, в перпендикулярном Изолятор направлении оно максимально. Диаграмма направленности диполя в вертикальной плоскости зависит от высоты его подвеса над землей. При высоте антен-НФидели ны над проводящей поверхностью меньше четверти

длины волны наводящиеся в этой поверхности токи

Рис. 3 16. Диполь оказывают заметное экранирующее действие и сни-

жают спротивление излучения антенны, что приводит к заметному снижению КПД. Практически использовать антенны типа горизонтальный диполь при высоте его подвеса над землей меньше одной десятой длины волны (0,1 X) нецелесообразно. При увеличении Высоты подвеса диполя его диаграмма направленности прижимается к земле. При высоте Х/8 максимум излучения направлен по вертикали, излучение под углами меньше !0° к горизонту практически отсутствует.

При увеличении высоты подвеса горизонтального диполя до 3 А/8 излучение в направлении вертикали заметно снижается, максимум излучения направлен под углами около 45° к горизонту, имеется заметное излучение под углом !0°. При высоте подвеса 0,5 X излучение по вертикали отсутствует, минимумы излучения направлены под углом 30° к горизонту.

При дальнейшем увеличении высоты подвеса горизонтального диполя диаграмма направленности становится многолепестковой, но максимум излучения еще более прижат к горизонту. Так, при высоте подвеса ЗХ/2 этот максимум направлен под углами около 10° к горизонту.

Таким образом, можно сделать вывод, что чем выше подвес горизонтального диполя над землей, тем лучше проведение дальних связей.

Хотя коаксиальный кабель несимметричен, его можно использовать для питания горизонтального диполя: центральный проводник подключают к одной половине диполя, а оплетку-к другой. Для исключения излучения коаксиальным кабелем он должен быть расположен строго перпендикулярно к симметричному диполю на длине до 0,5 X.

Иногда радиолюбители используют при подключении коаксиальных кабелей к симметричным диполям устройства, изолируюпгие оплетку кабеля от диполя по переменному току, создавая большую сосредоточенную индуктивность параллельных проводников кабеля. Для этого кабель пропускают (можно несколько раз) через ферритовое кольцо или свивают его в бухту вблизи точки подключения к диполю. Заметного улучшения работы ненаправленной антенны такие устройства ие дают, а увеличение общей длины фидера па несколько десятков метров, уложенных в бухту, может заметно снизить общий КПД антенно-фидерного устройства.

Из-за искажений электромагнитного поля у концов диполя его электрическая длина несколько больше физической, поэтому длина полуволнового диполя выбирается несколько меньшей величины 0,5 X в свободном пространстве. Рекомендуемые длины диполей, выполпеп-ных из медного (или биметаллического) провода диаметром 3 мм:

, , . Общая длина Любительский полуволнового КВ диапазон, м

10 4,96

15 6,62

20 10

30 14

40 20,2

80 40,15

160 76

Высокой эффективностью при проведении дальних связей обладает вертикальная антенна с противовесами GROlJND PLANE (рис. 3. !7). Эта антенна выполняется из двух дюралевых труб, соединенных друг с другом прочным изолятором. Длина верхней трубы около 0,25 X, длина нижней трубы обеспечивает установку противовесов (их длина /2 несколько больше 0,25 X) под углом около 45° к горизонту. Число противовесов может быть любым, начиная с трех.

Входное сопротивление антенны GROUND PLANE около 50 Ом и питание ее осуществляется коаксиальным кабелем (оплетка соединяется с противовесами). Рекомендуемые размеры антенны GROUND PLANE приведены в табл. 3.2.

Антенна GROUND PLANE , в отличие от горизонтального диполя, хорошо работает при установке на небольшой высоте над землей. Без дополнительного подъема основания антенны, выполненной в соответствии с рис. 3.18, обеспечивается эффективное излучение при углах к горизонту 10°, максимум диаграммы направленности близок у углам 25° к горизонту.